35KV及以下小电流接地系统发生电压不平衡原因分析

马园林

【摘 要】电压不平衡是电力系统常见的一种现象，单相间歇、直接接地，线路断线，母线PT熔丝熔断，谐振过电庄等故障的发生均会造成电压不平衡现象的发生。但故障反映表征的多样性给值班调度员明确判断电太不平衡原因带来了一定的困难，分别就接地、线路断线、PT熔丝熔断、谐振过电压等常见故障情况的不同表征详细进行归类分析，供调系统运行人员交流。

【关键词】电力系统；电弧过电压；谐振

0.引言

在35KV及以下中性点不接地系统中，当发生单相接地后，允许维持一定的时间，一般为2h不至于引起用户断电。但随着中低压电网的扩大，中低压架空导线及电缆出线回路数增多、线路增长，中低压电网对地电容电流亦大幅度增加，当发生单相接地时，接地电弧不能自动熄灭而产生电弧过电压，一般为3～5倍相电压甚至更高，致使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿，最终发展为相间短路造成设备损坏和停电事故。最近从本地区电网发生的电压不平衡来看，电压异常波动基本发生在因天气刮风或设备原因造成的某处单相间歇或直接接地或断线时，为了使调度员在系统发生电压波动时能够明确区分故障类型，及时处理故障，保障电网安全运行，下面分别就接地、线路断线、PT熔丝熔断、谐振过电压等故障情况的不同表征详细进行归类分析，以供交流。

1.接地故障

一相金属接地时，相电压特征是一相电压为零，其他两相电压升高至线电压。结果判断为：一相金属性接地后正常的电压变化，电压为零相是接地相。一相非金属（经过渡电阻）接地时，相电压特征是一相（或两相）电压低，但不为零；另两相（或一相）电压高，近似线电压，随着过渡电阻的变化，各相电压发生较大幅度的波动，有时超过线电压。非接地的两相电压一般不相等。结果判断为：随着电阻变化，产生电压波动时带有接地过电压，这种情况往往是最高电压相的下一相（按正相序排列）为接地故障相。由断路器送电发出接地信号，相电压特征是三相电压瞬间波动，瞬间发接地信号。电压瞬间变化情况和一相断相或两相断相的电压情况相同。结果判断为：由于断路器三相接触不同期而造成的三相线路不能同时带电，使中性点产生位移。

2.线路断线

一相断相时，如一相线路断线或线路跌落断路器掉闸时，相电压特征是三相电压不平衡，有时发出接地信号。断线相电压和中性点电压升高，非断线两相电压相等且降低，供电功率减少。结果判断为：三相对地电容电流不对称，通过非断相的两相电压相等和供电功率明显减少这两个特点，来区别接地故障和线路断相故障。两相断相，如两相线路断线或线路跌落熔断器两相掉闸时，相电压特征是三相电压不平衡，有时发出接地信号。非断线相电压降低，断线两相电压升高，当两相断线较长时，中性点电压也会使交流监视装置发出接地信号。供电功率明显减少。结果判断为：由于三相对地电容电流不对称造成。这种两相断相的电压情况与金属性接地的电压情况相同。

3.单相接地与断线的区别

单相接地虽引起三相电压不平衡，但线电压值不改变。单相接地又分为金属性接地和非金属性接地两种。金属性接地接地相电压为零，其他两相电压升高1.732倍；非金属性接地接地相电压不为零，而是降低为某一数值，其他两相升高不到1.732倍。断线不但引起三相电压不平衡，也引起线电压值改变。上一电压等级线路一相断线时，下一电压等级的电压表现为三个相电压都降低，其中一相较低，另两相较高但接近；本级线路断线时，断线相电压为零，未断线相电压仍为相电压。

4.母线PT熔丝熔断

PT一相一次熔丝熔断时，电压特征为一相电压大幅度降低，其他两相电压有不同程度的降低。PT一相二次熔丝熔断时，现象为中央信号警铃响，打出“电压互感器断线”光字牌，一相电压为零，另外两相电压正常。

5.谐振过电压

谐振引起的二相电压不平衡有两种：一种是基频谐振，特征类似于单相接地，即一相电压降低，另两相电压升高；另一种是分频谐振或高频谐振，特征是三相电压同时升高。当相电压特征是一相电压低，但不为零，两相电压升高，超过线电压，表针打到头；或两相电压低但不为零，一相电压高，表针打到表头。结果判断为：有基波谐振，产生谐振过电压，电压最低相为接地相。当相电压特征是三相电压依次轮流升高，并超过线电压（不超过两倍相电压），表针打到头，三相电压表指针在相同范围内低频摆动。结果判断为：有分频谐振，产生谐振过电压。

6.结语

当电网电压发生波动时，调度员应先根据电压波动的规律判断故障类型。当只带电压互感器的空载母线产生电压互感器基波谐振时，需要立即投入一个备用设备，改变网络参数，消除谐振。由于分频谐振多是由于发生单相接地激发，所以在排除基波谐振的可能后，调度员应按照常规原则进行线路的接地选拉，找出接地或断线的故障相，断开故障线路。如电压仍然波动异常，则调度员应立即解列并网小电厂，调整运行方式，分隔故障范围，破坏谐振条件，消除谐振过电压后，待电压正常后再行恢复电厂并网及正常运行方式。